專利名稱：電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換器(power converter)，具體地說，是一種電源轉(zhuǎn)換器的 保護(hù)裝置及方法。
背景技術(shù)：
在電源轉(zhuǎn)換器中，脈寬調(diào)變(Pulse Width Modulation ;P麗)控制器用來調(diào)變所述 電源轉(zhuǎn)換器的占空比(duty)，以調(diào)節(jié)所述電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。換言之，所述P麗控制 器調(diào)變的占空比將決定所述電源轉(zhuǎn)換器的電源供應(yīng)單元(或稱功率級(jí))中的功率開關(guān)的工 作時(shí)間。在常規(guī)的P麗控制器中，通常有一個(gè)電流感測輸入用來實(shí)施限流或限制輸出功率。 如果電流感測輸入短路的話，則保護(hù)電路或保護(hù)功能就失效了。電源供應(yīng)單元若未受任何 功率限制，將會(huì)出現(xiàn)安全問題，其可能在過高功率狀況下操作，直到燒毀。
圖1是用于P麗控制器的電流模式控制回路，誤差信號(hào)Vcomp表示電源轉(zhuǎn)換器的 輸出電壓與目標(biāo)值之間的差異，電流感測信號(hào)Vcs是P麗控制器內(nèi)部回路的回授信號(hào)，表示 電源轉(zhuǎn)換器的輸出電流大小，驅(qū)動(dòng)器輸出Vgate用來切換功率開關(guān)。在正常操作時(shí)，借著SR 正反器10， Vgate由頻率CLK觸發(fā)，其結(jié)束由比較器12比較Vcs和Vcomp的結(jié)果決定。保 護(hù)電路14使用比較器16比較Vcs與限制電壓Vlimit，Vlimit的大小決定電源轉(zhuǎn)換器的過 電流臨界值(threshold)。當(dāng)Vcs上升到超過Vlimit，將會(huì)觸發(fā)比較器16的輸出強(qiáng)迫重置 SR正反器10，因而關(guān)閉Vgate。 圖2是用于P麗控制器的電壓模式控制回路。在正常操作時(shí)，Vgate也是由頻率 CLK觸發(fā)，但是其結(jié)束是由比較器12比較斜坡信號(hào)Ramp和Vcomp的結(jié)果決定。同樣，當(dāng)Vcs 上升到超過Vlimit，比較器16的輸出也會(huì)強(qiáng)迫重置SR正反器10，因而關(guān)閉Vgate。
如圖1和圖2所示，P麗控制器依賴比較器16監(jiān)視Vcs以提供過電流或超功率保 護(hù)。如果電流感測輸入短路的話，Vcs便無法表達(dá)電源轉(zhuǎn)換器的實(shí)際電流大小，因此保護(hù)電 路14失去作用。在此情況下，電源轉(zhuǎn)換器將不再有過電流或超功率保護(hù)。
因此已知的電源轉(zhuǎn)換器存在著上述種種不便和問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提出一種電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)裝置及方法。 本發(fā)明的另一目的，在于提出一種在P麗控制器的感測電流輸入故障時(shí)的保護(hù)裝 置及方法。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 —種電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)裝置，所述電源轉(zhuǎn)換器使用一P麗控制器產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)器輸 出以調(diào)變所述電源轉(zhuǎn)換器的占空比，所述P麗控制器使用一電流感測輸入實(shí)施限流或功率 限制保護(hù)功能，所述保護(hù)裝置包括一比較器，一固定時(shí)段產(chǎn)生器，一閘電路和一延時(shí)邏輯電 路，其特征在于 所述比較器，比較所述電流感測輸入與一參考電壓，以觸發(fā)一表示零感測電流的信號(hào)； 所述固定時(shí)段產(chǎn)生器，產(chǎn)生一固定時(shí)段； 所述閘電路，在所述固定時(shí)段或所述驅(qū)動(dòng)器輸出為關(guān)閉的期間遮蔽所述表示零感 測電流的信號(hào)，所述閘電路具有一輸出，用來產(chǎn)生一表示故障的信號(hào)； 所述延時(shí)邏輯電路，連接所述閘電路的輸出，在所述表示故障的信號(hào)持續(xù)預(yù)定時(shí) 間后關(guān)閉所述驅(qū)動(dòng)器輸出。 本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)裝置還可以采用以下的技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)裝置，其中所述預(yù)定時(shí)間由一預(yù)設(shè)的周期數(shù)決定。
前述的電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)裝置，其中所述延時(shí)邏輯電路重置一致能信號(hào)以關(guān)閉所 述驅(qū)動(dòng)器輸出。 前述的電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)裝置，其中所述延時(shí)邏輯電路包括計(jì)數(shù)器計(jì)算所述表示 故障的信號(hào)持續(xù)的周期數(shù)量。 前述的電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)裝置，其中所述延時(shí)邏輯電路包括一重啟輸入端，以供 接受一重啟信號(hào)，所述重啟信號(hào)用來重置所述延時(shí)邏輯電路。
前述的電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)裝置，其中所述閘電路包括 第一與門，其具有二輸入端分別接受所述表示零感測電流的信號(hào)與所述固定時(shí)段；
第二與門，其具有二輸入端分別接受所述第一與門的輸出與所述驅(qū)動(dòng)器輸出，據(jù) 以決定所述表示故障的信號(hào)。 —種電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)方法，所述電源轉(zhuǎn)換器使用一P麗控制器產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)器輸 出以調(diào)變所述電源轉(zhuǎn)換器的占空比，所述P麗控制器使用一電流感測輸入實(shí)施限流或功率 限制保護(hù)功能，其特征在于所述保護(hù)方法包括下列步驟 第一步驟比較所述電流感測輸入與一參考電壓，以觸發(fā)一表示零感測電流的信 號(hào)； 第二步驟產(chǎn)生一固定時(shí)段； 第三步驟在所述固定時(shí)段或所述驅(qū)動(dòng)器輸出為關(guān)閉的期間遮蔽所述表示零感測 電流的信號(hào)，據(jù)以決定一表示故障的信號(hào)； 第四步驟在所述表示故障的信號(hào)持續(xù)預(yù)定時(shí)間后關(guān)閉所述驅(qū)動(dòng)器輸出。
本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)方法還可以采用以下的技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)方法，其中在所述表示故障的信號(hào)持續(xù)預(yù)定時(shí)間后關(guān)閉 所述驅(qū)動(dòng)器輸出的步驟包括根據(jù)一預(yù)設(shè)的周期數(shù)決定所述預(yù)定時(shí)間。 前述的電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)方法，其中在所述表示故障的信號(hào)持續(xù)預(yù)定時(shí)間后關(guān)閉 所述驅(qū)動(dòng)器輸出的步驟包括重置一致能信號(hào)。 前述的電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)方法，其中更包括計(jì)算所述表示故障的信號(hào)持續(xù)的周期數(shù)量。 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)裝置及方法具有保護(hù)電源轉(zhuǎn)換 器的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為用于P麗控制器的電流模式控制回路；
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圖2為用于P麗控制器的電壓模式控制回路；
圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示意圖；
圖4為圖3的電路中相關(guān)信號(hào)的波形圖； 圖5為利用圖3的致能信號(hào)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)器輸出的實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步說明。 現(xiàn)請參閱圖3和圖4，圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示意圖，圖4為圖3的電路中相關(guān) 信號(hào)的波形圖。如圖所示，所述比較器22比較Vcs和參考電壓Vref，其輸出表示零感測電 流。固定時(shí)段產(chǎn)生器20因應(yīng)頻率CLK產(chǎn)生與CLK同步的固定時(shí)段Tcs。比較器22的輸出 與固定時(shí)段Tcs輸入與門24，因此，在固定時(shí)段Tcs期間，比較器22的輸出被與門24遮蔽， 這是為了避免誤判Vcs為零，因?yàn)閂cs在P麗控制器的每一個(gè)切換周期中可能由零上升。與 門24的輸出和P麗控制器產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)器輸出Vgate都輸入與門26，因此，如果Vgate為零， 比較器22的輸出也會(huì)被與門26遮蔽。與門26的輸出系表示故障的信號(hào)。如果Vcs小于 Vref，則比較器22的輸出為l，與門24的輸出在固定時(shí)段Tcs后為1。此時(shí)如果Vgate為 高準(zhǔn)位，那么與門26的輸出為1。延時(shí)邏輯電路28連接與門26的輸出，用來決定致能信號(hào) EN，以在故障(Vcs = 0)持續(xù)一預(yù)定時(shí)間后用來關(guān)閉Vgate。延時(shí)邏輯電路28包括計(jì)數(shù)器 計(jì)算表示故障的信號(hào)持續(xù)的周期數(shù)，用來決定所述預(yù)定時(shí)間，若故障的信號(hào)持續(xù)的周期數(shù) 達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)量，便重置致能信號(hào)EN。延時(shí)邏輯電路28的延時(shí)或計(jì)數(shù)是為了避免過電流保 護(hù)機(jī)制在停電測試(brownout test)中被誤觸發(fā)。計(jì)數(shù)的次數(shù)上限或延遲的時(shí)間由設(shè)計(jì)者 決定。延時(shí)邏輯電路28或其計(jì)數(shù)器可以被P麗控制器中的重啟信號(hào)UVL0—reset重置。當(dāng) 致能信號(hào)EN被鎖住時(shí)，電源供應(yīng)單元將停止運(yùn)作。直到栓鎖器30被重啟信號(hào)UVL0_reSet 重置，P麗控制器才復(fù)原。 熟悉本技藝的人員都知道，與門24和26可以用其它閘電路來取代，以便在Tcs或 Vgate為關(guān)閉的期間遮蔽比較器22的輸出，因而取出表示故障的信號(hào)。
圖5是利用致能信號(hào)EN關(guān)閉Vgate的實(shí)施例示意圖，P麗控制回路及過電流保護(hù) 電路與已知技術(shù)相同，但是頻率CLK不直接輸入SR正反器10的設(shè)定端S，而是與致能信號(hào) EN—起輸入與門32，與門32的輸出在連接至SR正反器10的設(shè)定端S。在正常運(yùn)作時(shí)，致 能信號(hào)EN為1，因此CLK輸入SR正反器10的設(shè)定端S，和已知技術(shù)一樣。當(dāng)過電流保護(hù)電 路14提供的過電流保護(hù)功能失效，Vgate使電源轉(zhuǎn)換器的輸出持續(xù)充電，直到致能信號(hào)EN 切換為O，造成頻率CLK被與門32阻斷而停止觸發(fā)Vgate，電源供應(yīng)單元因此停止工作。在 故障排除后，延時(shí)邏輯電路28可被重啟信號(hào)UVL0_reSet重新啟動(dòng)，使電源轉(zhuǎn)換器恢復(fù)工 作。 以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人
員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化。因此，所有等同
的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求限定。 組件符號(hào)說明 10SR正反器 12比較器
14過電流保護(hù)電路 16比較器 20固定時(shí)段產(chǎn)生器 24與門 22比較器 26與門 28延時(shí)邏輯電路 30SR正反器 32與門。
權(quán)利要求
一種電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)裝置，所述電源轉(zhuǎn)換器使用一PWM控制器產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)器輸出以調(diào)變所述電源轉(zhuǎn)換器的占空比，所述PWM控制器使用一電流感測輸入實(shí)施限流或功率限制保護(hù)功能，所述保護(hù)裝置包括一比較器，一固定時(shí)段產(chǎn)生器，一閘電路和一延時(shí)邏輯電路，其特征在于所述比較器，比較所述電流感測輸入與一參考電壓，以觸發(fā)一表示零感測電流的信號(hào)；所述固定時(shí)段產(chǎn)生器，產(chǎn)生一固定時(shí)段；所述閘電路，在所述固定時(shí)段或所述驅(qū)動(dòng)器輸出為關(guān)閉的期間遮蔽所述表示零感測電流的信號(hào)，所述閘電路具有一輸出，用來產(chǎn)生一表示故障的信號(hào)；所述延時(shí)邏輯電路，連接所述閘電路的輸出，在所述表示故障的信號(hào)持續(xù)預(yù)定時(shí)間后關(guān)閉所述驅(qū)動(dòng)器輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)間由一預(yù)設(shè)的周期數(shù)決定。
3. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述延時(shí)邏輯電路重置一致能信號(hào)以 關(guān)閉所述驅(qū)動(dòng)器輸出。
4. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述延時(shí)邏輯電路包括計(jì)數(shù)器計(jì)算所 述表示故障的信號(hào)持續(xù)的周期數(shù)量。
5. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述延時(shí)邏輯電路包括一重啟輸入端， 以供接受一重啟信號(hào)，所述重啟信號(hào)用來重置所述延時(shí)邏輯電路。
6. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述閘電路包括第一與門，其具有二輸入端分別接受所述表示零感測電流的信號(hào)與所述固定時(shí)段； 第二與門，其具有二輸入端分別接受所述第一與門的輸出與所述驅(qū)動(dòng)器輸出，據(jù)以決 定所述表示故障的信號(hào)。
7. —種電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)方法，所述電源轉(zhuǎn)換器使用一P麗控制器產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)器輸出 以調(diào)變所述電源轉(zhuǎn)換器的占空比，所述P麗控制器使用一電流感測輸入實(shí)施限流或功率限 制保護(hù)功能，其特征在于所述方法包括下列步驟第一步驟比較所述電流感測輸入與一參考電壓，以觸發(fā)一表示零感測電流的信號(hào)； 第二步驟產(chǎn)生一固定時(shí)段；第三步驟在所述固定時(shí)段或所述驅(qū)動(dòng)器輸出為關(guān)閉的期間遮蔽所述表示零感測電流 的信號(hào)，據(jù)以決定一表示故障的信號(hào)；第四步驟在所述表示故障的信號(hào)持續(xù)預(yù)定時(shí)間后關(guān)閉所述驅(qū)動(dòng)器輸出。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述表示故障的信號(hào)持續(xù)預(yù)定時(shí)間后關(guān) 閉所述驅(qū)動(dòng)器輸出的步驟包括根據(jù)一預(yù)設(shè)的周期數(shù)決定所述預(yù)定時(shí)間。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述表示故障的信號(hào)持續(xù)預(yù)定時(shí)間后關(guān) 閉所述驅(qū)動(dòng)器輸出的步驟包括重置一致能信號(hào)。
10. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，更包括計(jì)算所述表示故障的信號(hào)持續(xù)的周 期數(shù)量。
全文摘要
一種電源轉(zhuǎn)換器的保護(hù)裝置，該電源轉(zhuǎn)換器使用一PWM控制器產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)器輸出以調(diào)變所述電源轉(zhuǎn)換器的占空比，該P(yáng)WM控制器使用一電流感測輸入實(shí)施限流或功率限制保護(hù)功能，該保護(hù)裝置包括一比較器，一固定時(shí)段產(chǎn)生器，一閘電路和一延時(shí)邏輯電路，其中，所述比較器比較所述電流感測輸入與一參考電壓，以觸發(fā)一表示零感測電流的信號(hào)；所述固定時(shí)段產(chǎn)生器，產(chǎn)生一固定時(shí)段；所述閘電路，在所述固定時(shí)段或所述驅(qū)動(dòng)器輸出為關(guān)閉的期間遮蔽所述表示零感測電流的信號(hào)，所述閘電路具有一輸出，用來產(chǎn)生一表示故障的信號(hào)；所述延時(shí)邏輯電路，連接所述閘電路的輸出，在所述表示故障的信號(hào)持續(xù)預(yù)定時(shí)間后關(guān)閉所述驅(qū)動(dòng)器輸出。
文檔編號(hào)H02H7/122GK101753005SQ20081018846
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者林梓誠, 黃培倫 申請人:立锜科技股份有限公司